JPS58170505A - Separation of glycol from electrolyte containing aqueous solution - Google Patents
Separation of glycol from electrolyte containing aqueous solutionInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電解質含有水溶液からグリコールを分離する方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for separating glycol from an electrolyte-containing aqueous solution.
グリコールはここにおいて2個のOH基を有するアルコ
ールおよびアルコキンアルコールトシて定義され、従っ
てそれらは例えばエチレングリコールC/、2−エタン
ノオール)、プロピレングリコールC/、2’−fr:
Iパンジオール)、トリメチレングリコール(7,3−
7’ロパンノオール〕、ジエチレングリコール(HOC
2H40C2H40H)およびトリエチレングリコール
(HOC2H40C2H40C2H40H)を含む。Glycols are defined here as alcohols and alkoxyalcohols with two OH groups, thus they are e.g. ethylene glycol C/, 2-ethanool), propylene glycol C/, 2'-fr:
I pandiol), trimethylene glycol (7,3-
7'ropanol], diethylene glycol (HOC
2H40C2H40H) and triethylene glycol (HOC2H40C2H40C2H40H).
グリコールは水に適度に可溶性であり、そして炭素原子
数が7よ多少ないグリコールは水に易溶性てさえある。Glycols are moderately soluble in water, and glycols with more or less than 7 carbon atoms are even readily soluble in water.
本発明は特に、電解質含有水溶液から半透膜によってグ
リコール:電解質の比を上昇させたフラクションを分離
し、そして次に該フラクションからグリコールを回収す
ることによる、電解質含有水溶液からのグリコールの分
離方法に関する。このような方法は知られており、そし
て直接酸化法によるエチレンオキシド製造プラントから
の塩含有廃水から、塩およびグリコールでみたされた該
廃水を圧力を用いて半透膜を通して逆浸透にかけること
によシ、いかにしてエチレングリコールをよれば1発水
中に存在するグリコールの約6θ%を回収することがで
きる;残りは製塩溶液と共に反流として放出しなければ
ならないか、または高い費用をかけて更に処理しなけれ
ばならない。The present invention particularly relates to a method for the separation of glycol from an electrolyte-containing aqueous solution by separating a fraction with an increased glycol:electrolyte ratio from the electrolyte-containing aqueous solution by means of a semipermeable membrane and then recovering the glycol from the fraction. . Such methods are known and are obtained from salt-containing wastewater from an ethylene oxide production plant by direct oxidation, by subjecting the wastewater filled with salt and glycol to reverse osmosis through a semi-permeable membrane using pressure. According to ethylene glycol, approximately 6θ% of the glycol present in the water can be recovered in one shot; the rest has to be discharged as countercurrent along with the salt-making solution, or is further processed at high cost. must be processed.
ここに意外にも、グリコールおよび電解質の両方を含む
溶液を電気透析にかけると、該電解質含有水溶液からの
グリコールのよシ強度な分離を達成し得ることが見出さ
れた。It has now surprisingly been found that when a solution containing both glycol and electrolyte is subjected to electrodialysis, a stronger separation of glycol from the electrolyte-containing aqueous solution can be achieved.
従って本発明は、電解質含有水溶液から半透膜によって
グリコールニ電解質の比を上昇させたフラクションを分
離し、そして次に該フラクションからグリコールを回収
することによる、電解質含有水溶液からのグリコールの
分離方法において、電気透析を該フラクションの分離に
使用することを特徴とする方法に関する。The present invention therefore provides a method for separating glycol from an electrolyte-containing aqueous solution by separating a fraction with an increased glycol-ni-electrolyte ratio from the electrolyte-containing aqueous solution by means of a semipermeable membrane, and then recovering the glycol from said fraction. , a method characterized in that electrodialysis is used for the separation of the fractions.
電気透析は元来、とりわけ飲料水の製造のだめの、水溶
液の脱イオンの知られた技法であるが、しかし驚くべき
ことに、グリコールがプロセスに悪影曽を及ぼすことな
くまさに効果的に、塩をグリコールと水の混合物から除
去することができるのである。水溶液のグリコール含量
はり1またはそれ以上でさえあシ得る。本発明によれば
、最初に存在したグリコールの量の少なくともgoq6
を分離しそして回収することができ、そしてしばしばり
tS以上さえ分離回収することができる。Electrodialysis is originally a well-known technique for the deionization of aqueous solutions, especially for the production of drinking water, but surprisingly, glycols can be used to remove salts very effectively without any negative impact on the process. can be removed from the glycol and water mixture. Even a glycol content of 1 or more in the aqueous solution is acceptable. According to the invention, at least goq6 of the amount of glycol initially present
can be separated and recovered, and often even more than tS.
電気透析は要するに、適用された電位差による膜を通っ
てのイオンの選択的移動を利用する方法である。成膜は
殆んど排他的に陽イオンを通過させ(陽イオン選択性膜
)、そして他の膜は殆んど排他的に陰イオンを通過させ
る(陰イオン選択性膜)ので、酸溶液のイオン濃度を上
昇または低下させることができる。陰イオン選択性およ
び陽イオン選択性膜が交互する配列を直流電圧電場中に
置くと、一対の膜で囲われた溶液は希釈され(希釈液)
、そして隣接する膜対で囲われた溶液はよシ濃厚になる
(濃縮液)。Electrodialysis is essentially a method that utilizes the selective movement of ions across a membrane due to an applied electrical potential difference. Some membranes pass almost exclusively cations (cation-selective membranes), and other membranes almost exclusively pass anions (anion-selective membranes), so that the acid solution Ion concentration can be increased or decreased. When an array of alternating anion-selective and cation-selective membranes is placed in a DC voltage electric field, the solution surrounded by the pair of membranes is diluted (diluent).
, and the solution surrounded by adjacent pairs of membranes becomes more concentrated (concentrated solution).
電気透析を実施するのに実用されるいかなる材料も膜材
料として適当である。そのような材料の、および電気透
析装置の実際的態様の有用な概観は例えばR,E、 L
aceyおよびS、 Loeb編、”Industri
alProcessing with Membran
es” 、 Wi 1ey−Intersctence
+NewYork 、 / ’? 72年、乙−7頁に
述べられている。しかし、多少とも一般的な膜材料の代
シに、いわゆるパタイトポア(tight−pore)
膜”を使用すると格別に良好な結果が達成されることが
見出されだ。Any material that is practical for carrying out electrodialysis is suitable as a membrane material. Useful overviews of such materials and of the practical aspects of electrodialysis devices are found, for example, in R, E, L
acey and S. Loeb, eds.
alProcessing with Membrane
es”, Wi 1ey-Intersctence
+New York, / '? It is stated in 1972, page Otsu-7. However, instead of more or less common membrane materials, so-called tight-pore
It has been found that exceptionally good results are achieved when using a "membrane".
多少とも一般的な膜は、通シ抜けた電荷量あた輛タイト
ポア膜よりも多くの水分子を膜を通って移動させる。こ
の同時に水が移動する現象は電気浸透流束と呼ばれる。A more or less typical membrane will allow more water molecules to move through the membrane per amount of charge passed through than a tight pore membrane. This simultaneous movement of water is called electroosmotic flux.
この流束が低いほど、濃縮液は高い濃度を有することに
なる。The lower this flux, the higher the concentration the concentrate will have.
現行慣例では、約//jないし200グラム(水)/フ
ァラデー(移動した電荷) (lilF)の電気浸透流
束の陰イオン選択性膜が一般的膜と呼ばれ、そして約/
/ 、t f/IFより小さい電気浸透流束の陰イイ
オン選択性膜がタイトポア型の膜と呼ばれる。陽 □\
イオン選択性膜に対してはこれらの値は若干高い:約、
210ないし3009/Fの電気浸透流束のものが一般
的膜と呼ばれ、従って約、2 / 01/Fより低い値
のものがタイトポア膜と呼ばれる。単一のタイトホア・
セル対−即ち一つのタイトポア陽イオン選択性膜と一つ
のタイトポア陽イオン選択性膜−の電気浸透流束の合計
は通常300 g/Fよシ小さい。従って、電気浸透流
束の合計が30011/Fよシ小さい電気透析セル対を
使用するのが好ましい。In current practice, anion-selective membranes with electroosmotic fluxes of about //j to 200 grams (water)/faraday (charge transferred) (lilF) are called general membranes, and about
/, t An anion-selective membrane with an electroosmotic flux smaller than f/IF is called a tight-pore membrane. Yang □\
For ion-selective membranes these values are slightly higher: approx.
Those with an electroosmotic flux of 210 to 3009/F are called general membranes, and therefore those with values lower than about 2/01/F are called tight pore membranes. single tighthore
The total electroosmotic flux of a cell pair - one tight pore cation selective membrane and one tight pore cation selective membrane - is typically less than 300 g/F. Therefore, it is preferable to use electrodialysis cell pairs whose total electroosmotic flux is less than 30011/F.
タイトポア膜は、グリコールよシも水をより容易に通す
、言い換えると、グリコール濃度は供給原料中よりも電
気浸透流束中の方が低い、という付加的な、予期されな
い利点を有する。一般的膜においては、膜を通って移動
するグリコールと水の比は、それらが供給原料中に存在
した比と同じでちることがわかっている。斯してグリコ
ール分離の有効性はタイトポア膜の使用により高められ
る。Tight pore membranes have the additional and unexpected advantage that both glycol and water pass through more easily; in other words, the glycol concentration is lower in the electroosmotic flux than in the feedstock. It has been found that in a typical membrane, the ratio of glycol to water that migrates through the membrane is the same as the ratio they were present in the feedstock. The effectiveness of glycol separation is thus enhanced by the use of tight pore membranes.
通常、陽極と陰極の間に適用される直流電圧は、有利に
はt/l、t Vまで、そして好ましくは/、Jないし
ノ、tvの範囲、特に約、2vである。電解質濃度およ
びイオンの型に依って、および従って電流密度に依って
、この電圧は周知の技法によシ若干より高くまたはより
低く設定してもよい。Usually, the direct voltage applied between the anode and the cathode is advantageously up to t/l, tV, and preferably in the range of /J to no, tv, especially about 2V. Depending on the electrolyte concentration and type of ion, and thus the current density, this voltage may be set slightly higher or lower according to well-known techniques.
本発明の方法はエチレンオキシドプラントにおいて使用
1するのに特に適している。The process of the invention is particularly suitable for use in ethylene oxide plants.
直接酸仕法によるエチレンオキシドの製造においては、
二酸化炭素と水が副反応
C2H4+30 →2CO+2H20
2
において生成し、そしてまた少ない程度に蟻酸のような
有機酸が生成し、これは塩基で中和されそして水と共に
排出される。同時に炭酸塩、多くの場合アルカリ金属(
重9炭酸塩が生成する。このようにして得られる塩溶液
は、水中に溶解したエチレンオキシドの加水分解によシ
生じたエチレングリコールおよびジエチレングリコール
をも含有する。塩溶液中にやはシ存在するエチレンオキ
シドは蒸留によって除くことが容易であるが、グリコー
ルは塩と共に、廃水流としてプラントを去る水中に残留
し、該廃水流は有機物含量が比較的小さいが、にもかか
わらず高度に責を負わされる。In the production of ethylene oxide by direct acid process,
Carbon dioxide and water are formed in the side reaction C2H4+30 →2CO+2H20 2 and to a lesser extent also organic acids such as formic acid, which are neutralized with base and discharged with the water. At the same time carbonates, often alkali metals (
Bi9 carbonate is formed. The salt solution thus obtained also contains ethylene glycol and diethylene glycol resulting from the hydrolysis of ethylene oxide dissolved in the water. Ethylene oxide, which is otherwise present in the salt solution, is easy to remove by distillation, but the glycol remains with the salt in the water leaving the plant as a waste stream, which has a relatively low organic content but is Nevertheless, they are held highly responsible.
この廃水中に存在するグリコールと塩の全濃度は/、
j &いしg%Wの範囲内で変イヒする。有機装入物は
一方では生物的浄化器において高い処理コストヲ招き、
そして他方ではエチレンオキシドの生産の約0.5%に
達するグリコールの損失を生じさせる。従ってこの廃水
中に存在するグリコールを回収するのが望ましく、これ
は本発明によれば今や驚くほど簡単になった。従って本
発明は、エチレンオキシドの加水分解によって塩含市廃
水中に生じたグリコールを分離するのに、前記提案され
た方法を使用する、直接酸化によるエチレンオキシドの
製造方法をも含む。The total concentration of glycols and salts present in this wastewater is /
It varies within the range of j & Ig%W. Organic charges, on the other hand, lead to high treatment costs in biological clarifiers;
On the other hand, this results in a loss of glycol amounting to about 0.5% of the production of ethylene oxide. It is therefore desirable to recover the glycols present in this wastewater, and this has now been made surprisingly simple according to the invention. The invention therefore also includes a process for the production of ethylene oxide by direct oxidation, using the proposed process to separate the glycols produced in saline municipal wastewater by the hydrolysis of ethylene oxide.
他の用途は、グリコールを用いることによる天然ガスの
、例えば採取直後のまたはパイプライン輸送中の、脱水
に見出される。ガスが溜めにおいて生産されるとき、水
および従って若干の溶解塩−主としてNaC1−も連行
される。ガスは次いでグリコール、好ましくはトリエチ
レングリコール中の吸収により乾燥される。このグリコ
ールの後の再生−例えば真空再生器中での−において、
塩の沈積は問題を惹起す。これらの問題は、本発明の方
法に従ってグリコール−水混合物を処理し、斯して製塩
溶液の小量ブリードをグリコールと水の大量流から分離
することにより克服することができ、該グリコールと水
の大量流は次いで真空再生器に供給することができる。Other applications are found in the dehydration of natural gas by using glycols, for example immediately after extraction or during pipeline transportation. When gas is produced in the reservoir, water and therefore some dissolved salts - mainly NaCl - are also entrained. The gas is then dried by absorption in a glycol, preferably triethylene glycol. In subsequent regeneration of this glycol, for example in a vacuum regenerator,
Salt deposits cause problems. These problems can be overcome by treating the glycol-water mixture according to the method of the invention, thus separating the small bleed of the salt making solution from the large flow of glycol and water. The bulk flow can then be fed to a vacuum regenerator.
従って本発明は、グリコール奢使用することによる塩水
含有天然ガスの乾燥方法であって、グリコールが塩水吸
収後に再生され、そしてその後本発明による方法を用い
ることにより分離される上記方法をも含む。The invention therefore also includes a process for drying brine-containing natural gas by using a glycol-rich method, wherein the glycol is regenerated after absorption of brine and subsequently separated by using the method according to the invention.
本発明の第3の用途として、ブタンジオール中に溶解し
た触媒を使用するエテノのオリゴマー化ニヨルC1o−
C2oアルファオレフィンの製造方法において、塩で汚
染されたブタンジオールを本発明による方法を用いて処
理して再循環することを特徴とする上記方法が提案され
る。このオレフィン製造方法のより詳しい記載はE、
R,FreitasおよびC,R,GumによるChe
mical Engineering Progres
s(/り79年/月)、73−7乙頁中の論文中に見出
すことができる。As a third application of the invention, the oligomerization of ethenoyl C1o- using a catalyst dissolved in butanediol
A method is proposed for the production of C2o alpha olefins, characterized in that the salt-contaminated butanediol is treated using the method according to the invention and recycled. For a more detailed description of this olefin production method, see E.
Che by R, Freitas and C, R, Gum
mical Engineering Progress
s (1979/Mon.), pages 73-7 Otsu.
本発明による方法は更に、例えば自動車エンジン用のグ
リコール−水不凍性混合物の再生に使用するとともでき
よう。The method according to the invention could also be used, for example, in the regeneration of glycol-water antifreeze mixtures for automobile engines.
本発明を以下の実施例によシ更に説明する。The invention will be further illustrated by the following examples.
実施例
エチレンオキシドプラントからのグリコール−水混合物
でいくつかの実験を実施した。塩はHCOONa (蟻
酸ナトリウム)り0%およびNa 2 CO3(炭酸ナ
トリウム)70係からなり、一方グリコールの大部分は
エチレングリコールからなり、残シはオリゴ縮合体、主
としてノエチレングリコールからなり、その量はグリコ
ール:水の比に依存する。種々のグリコールはそれらの
膜透過率(電気浸透流束)において無視し得る程小さな
差しか示さないので、用語バグリコール”は以後集合概
念として用い、正確な組成は述べない。EXAMPLES Several experiments were carried out with glycol-water mixtures from an ethylene oxide plant. The salt consists of 0% HCOONa (sodium formate) and 70% Na2CO3 (sodium carbonate), while the majority of the glycol consists of ethylene glycol, and the remainder consists of oligocondensates, mainly noethylene glycol, the amount of which is depends on the glycol:water ratio. Since the various glycols show negligible differences in their membrane permeability (electroosmotic flux), the term "baglycol" will be used hereinafter as a collective concept and the exact composition will not be stated.
使用した電気透析装置は”Ionics Corpor
ated”のいわゆる°°スタックツクツク(5tac
k Pack ) ”実験室装置であシ、その流体力学
的設計は、そこで得られた結果が直ちによシ大きな装置
のそれに変換し得るようなものである。すべての実験は
23℃で行なった。有効膜面積は、一般的膜およびタイ
トポア膜のどちらを用いた場合も0./7乙mであった
。溶液のグリコール含量はガスクロマトグラフィーによ
シ測定し、そしてNa含量は原子吸収スペクトル法によ
り測定した。The electrodialysis device used was “Ionics Corpor
The so-called °° stack tsuku (5 tac
k Pack) "The laboratory apparatus is of a hydrodynamic design such that the results obtained therein can be immediately transferred to those of larger apparatuses. All experiments were carried out at 23°C. The effective membrane area was 0./7 m when both the conventional membrane and the tight pore membrane were used.The glycol content of the solution was measured by gas chromatography, and the Na content was determined by atomic absorption spectroscopy. It was measured by
例/
lAg係Wのグリコール含量および33; 20 pp
mwのNa含量を有する溶液の試料月ぐkgを電気透析
装置の一方の入口に脱塩されるべき流として導入しく希
釈液−人)、一方g OppmwのNa含量を有する脱
イオン水/、 37 kgを他方の入口に導入した(濃
縮液−人)。該電気透析装置において塩およびグリコー
ルの希釈および濃縮は3.OV /セル対の電圧の効果
によって引起された(希釈液−出および濃縮液−出)。Example/Glycol content of lAg and 33; 20 pp
A sample of 1 kg of solution with a Na content of mw is introduced as a stream to be desalinated into one inlet of the electrodialysis machine (diluent), while 37 g of deionized water with a Na content of 37 g is introduced as a stream to be desalted. kg was introduced into the other inlet (concentrate - person). 3. Dilution and concentration of salts and glycols in the electrodialyzer. caused by the effect of voltage on the OV/cell pair (diluent-out and concentrate-out).
該電気透析において、一般的膜即ち/≠j g/Fの電
気浸透水移動を有する陰イオン選択性膜(Ionics
Inc、コードナンバー703 PZL3g乙)およ
び2 p O,!9/Fの電気浸透水移動を有する陽イ
オン選択性膜(Ionics Inc、コードナンバー
乙/AZL M乙〕を使用した。それ以上のデータおよ
び結果は第1表に示す。In the electrodialysis, common membranes, i.e., anion-selective membranes (Ionics
Inc, code number 703 PZL3g O) and 2 p O,! A cation selective membrane (Ionics Inc, code number Otsu/AZL M Otsu) with an electroosmotic water transfer of 9/F was used. Further data and results are shown in Table 1.
例ノ
よ多少ない水および、よシ多いグリコールを含有する、
エチレンオキシドプラントからの他の流か\
らの試料を例/と類似の方法で処理した。データおよび
結果はやはシ第1表に示す。Contains less water and more glycol than usual.
Samples from other streams from an ethylene oxide plant were treated in a similar manner to Example/. The data and results are shown in Table 1.
例3
該一般的膜をタイトポア膜即ちコードナンバー20’l
−UZL 3♂乙(陰イオン選択性、電気浸透流束どs
VF)およびコードナンバー乙/CZL3g乙(陽イ
オン濡択性、電気浸透流束/gOg/F )に取替えだ
。それ以上の実験データおよび結果は第1表に示す。Example 3 The general membrane is a tight pore membrane, code number 20'l
-UZL 3♂B (anion selectivity, electroosmotic flux)
VF) and code number Otsu/CZL3g Otsu (cation wettability, electroosmotic flux/gOg/F). Further experimental data and results are shown in Table 1.
1
什4Φ3秒11
111yの/ζめI!2!ml透法を用いる公知グリコ
ール回iメlノ、のフ゛−夕を第1表に入れた。1 tithe 4Φ3 seconds 11 111y's /ζme I! 2! Table 1 lists the numbers of known glycol conversion methods using the milliliter translucent method.
’l;J irlかられかるように、電気透析および逆
浸透の1とちr)も、かなりのパーセンテージの塩を除
去するのOこ使j(1シ得るが、しかl〜電気透析の使
用は非′帛(、(より多くのグリコールの回収を可能と
し、f((気坊析を便用すると例えば97弼、そして逆
浸透を1史月1すると63チである。As learned from Jirl, the use of electrodialysis and reverse osmosis also removes a significant percentage of salts, but only the use of electrodialysis It makes it possible to recover more glycol, for example, 97 \ if you use qibo analysis, and 63 \ if you use reverse osmosis in 1 month.
更番′こ、タイトポア膜はグリコール保留および塩除去
を一緒K して最良の結果を与えることが明らかである
。It is now clear that tight pore membranes combine glycol retention and salt removal to give the best results.
代理人の氏名 川原1)−穂 17−Agent's name: Kawahara 1) - Ho 17-
Claims (1)
:電解質の比を上昇させたフラクションを分離し、そし
て次に該フラクションからグリコールを回収することに
よる、電解質含有水溶液からのグリコールの分離方法に
おいて、電気透析を該フラクションの分離に使用するこ
とを特徴上する方法。 (2)電気浸透流束の合計が3001//Fよシ小さい
電気透析セル対を使用することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の方法。 (3)適用する直流電圧が0ないしlAt vの範囲に
あることを特徴とする特許請求の範囲第1または2項記
載の方法。 (4)直接酸化によるエチレンオキシドのN 遣方法に
おいて、エチレンオキシドの加水分解により塩含有廃水
中に生じたグリコールを分離するのに、特許請求の範囲
第1ないし3項に記載の方法を使用することを特徴とす
る方法。 (5) グリコールを使用することによる塩水含有天
然ガスの乾燥方法であって、グリコールが塩水を級数し
た後に再生される上記方法において、該再生工程におい
て特許請求の範囲第1ないし3項に記載の方法を用いて
グリコールを分離することを特徴とする方法。 (6) グリコール中に溶解した触媒を使用するエデ
ンのオリゴマー化によるC −Cアルファ第10
20 レフインの製造方法において、塩で汚染されたグリコー
ルを特許請求の範囲第1ないし3項に記載の方法を用い
て処理して再循環することを特徴とする方法。 (7) グリコールがブタンジオールである特許請求
の範囲第1項記載の方法。[Claims] (]) Glycol from an electrolyte-containing aqueous solution by separating a fraction with an increased glycol:electrolyte ratio from the electrolyte-containing aqueous solution by a semipermeable membrane, and then recovering the glycol from the fraction. A method for separating said fractions, characterized in that electrodialysis is used to separate said fractions. (2) The method according to claim 1, characterized in that a pair of electrodialysis cells whose total electroosmotic flux is smaller than 3001//F is used. (3) A method according to claim 1 or 2, characterized in that the applied DC voltage is in the range of 0 to lAtv. (4) Direct oxidation of ethylene oxide with N How to characterize it. (5) A method for drying natural gas containing salt water by using glycol, in which the glycol is regenerated after the salt water is concentrated, and in the regeneration step, the method according to claims 1 to 3 is used. A method characterized in that glycols are separated using a method. (6) C-C alpha 10 by oligomerization of edene using a catalyst dissolved in glycol
20. A method for producing refine, characterized in that glycol contaminated with salt is treated using the method according to claims 1 to 3 and recycled. (7) The method according to claim 1, wherein the glycol is butanediol.
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